EP0566463B1 - Perfectionnements aux ouvrages en béton précontraint à l'aide de torons gainés graissés et à leurs procédés de construction - Google Patents

Perfectionnements aux ouvrages en béton précontraint à l'aide de torons gainés graissés et à leurs procédés de construction Download PDF

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EP0566463B1
EP0566463B1 EP93400941A EP93400941A EP0566463B1 EP 0566463 B1 EP0566463 B1 EP 0566463B1 EP 93400941 A EP93400941 A EP 93400941A EP 93400941 A EP93400941 A EP 93400941A EP 0566463 B1 EP0566463 B1 EP 0566463B1
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concrete
strands
formwork
block
greased
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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • B28B23/04—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed
    • B28B23/046—Post treatment to obtain pre-stressed articles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/12—Mounting of reinforcing inserts; Prestressing

Definitions

  • the invention relates to concrete structures prestressed using the post-tension of a plurality of strands of the so-called "greased sheathed" type or analogues.
  • each of these strands 4 is constituted by a cable or bundle of metallic wires 5 arranged in a sheath 6, generally made of high density polyethylene, with interposition of a lubricant such as a grease 7 making possible relative slippage of the cable in its sheath.
  • a lubricant such as a grease 7
  • Each end of the tube 3 is connected, by via a tubular connector 8, to a trumpet 9 -which will be designated in the following by the term "tromplaque" usually used by technicians- which opens to the outside of the formwork through an opening appropriate 10 of it, the perimeter of the trochot being attached to the edge of said hole in a sealed manner to concrete when it is poured, in particular using systems threaded rod nuts 11.
  • Concrete is then poured into the formwork taking care that no portion of the concrete poured, does not penetrate inside the delimited hollow housing externally by the tube 3 extended by the trochot 9.
  • each hole 10 is closed with a cable gland cover 12 drilled so as to receive a classified and sealed manner the sheathed ends of different sections 4 set up.
  • the bushing of the stuffing box cover 12 by each sheathed end of strand 4 must be made so waterproof to the grout 13.
  • the fine grout 13 After setting or hardening, the fine grout 13 forms a solid mass in which are intimately embedded the strands 4 with the exception of their ends, which reinforces protection, metal cables 5, already due to the presence of the sheaths 6 which surround them, while making possible the relative longitudinal sliding subsequent of these cables in their sheaths, sliding involved in the subsequent power up said cables.
  • the second phase is for example carried out from the manner which will be described in more detail later in the part of the description of a complete embodiment of the present invention: in fact, as regards this second phase, the present invention does not differ of the prior art considered here.
  • the invention proposes a solution which makes it possible to delete these different elements and even further in in some cases, trochot 9 itself.
  • anchor by which one or more sheathed strands greased can be individually drowned, on the most of their length in hardened concrete constituting the essential of the work.
  • Such systems anchors are described in documents FR-A-2 638 771 and EP-A-0 129 976.
  • the hardened concrete in which the strand is embedded belongs to a stripped block after casting and the hardening of the concrete, and the end of the strand is stripped beyond an outer face of this block, where it projection and where it is anchored by means of a key sectional.
  • a support plate belonging to the block stripped is between said outer face of the block and the end of the sheath of the strand, which poses a serious sealing problem when pouring concrete, which can result in premature corrosion of the strand.
  • the present invention aims to simplify the prestressed concrete structures relative to a structure conventional such as that illustrated in FIG. 1, and therefore to make them more economical, without encounter too serious problems with sealing and corrosion.
  • the invention thus provides a work such as defined in claim 1.
  • the invention includes, apart from these arrangements main, certain other provisions which preferably used at the same time and which will be more explicitly question below.
  • Figure 3 of said drawings schematically illustrates the first phase of a construction process of prestressed structure according to the invention.
  • FIGS 4, 5, 6 and 7 show schematically the four stages making up the second phase of this process.
  • Figure 8 shows a variant of the figure 3.
  • This plate 16 can be fixed anyway desirable on the ring 15 and / or on the formwork 1, by example using systems 11 themselves or using legs, angled or not, fixed to the formwork using of said systems.
  • the lights 17 are suitable for receiving the ends of the strands 4 with a small visible play in j which is compatible with sealing of the bushings considered vis-à-vis the poured concrete.
  • each strand can be carried out similarly at its two ends or, more simply, it is carried out at one end only of the strand considered, its other end being simply anchored.

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Description

L'invention est relative aux ouvrages en béton précontraint mettant en oeuvre la post-tension d'une pluralité de torons du type dit "gainé graissé" ou analogues.
Elle vise également les procédés de construction de ces ouvrages.
Dans des modes de réalisation connus de ces derniers, décrits ici en référence au schéma général de la figure 1, on place à l'intérieur du coffrage 1 destiné à recevoir le béton 2 constitutif de l'ouvrage, avant coulée de ce béton, au moins un tube 3 en matière plastique destiné à recevoir les torons gainés graissés 4.
Comme visible sur la coupe transversale de la figure 2, chacun de ces torons 4 est constitué par un câble ou faisceau de fils métalliques 5 disposé dans une gaine 6, généralement en polyéthylène haute densité, avec interposition d'un lubrifiant tel qu'une graisse 7 rendant possibles les glissements relatifs du câble dans sa gaine.
Chaque extrémité du tube 3 est raccordée, par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire 8, à une trompette 9 -qui sera désignée dans la suite par le terme "tromplaque" habituellement utilisé par les techniciens-, laquelle débouche à l'extérieur du coffrage à travers une ouverture appropriée 10 de celui-ci, le pourtour de la tromplaque étant fixé sur le bord dudit trou d'une manière étanche au béton lors de sa coulée, notamment à l'aide de systèmes écrous-tiges filetées 11.
On procède alors à la coulée du béton dans le coffrage en prenant bien soin qu'aucune portion, du béton coulé, ne pénètre à l'intérieur du logement creux délimité extérieurement par le tube 3 prolongé par la tromplaque 9.
Après coulée du béton dans le coffrage, puis prise de ce béton, on dégage ledit coffrage, et on met en place les torons 4 dans le logement creux, notamment d'une manière désordonnée.
Après quoi, on obture chaque trou 10 à l'aide d'un capot presse-étoupe 12 percé de façon à recevoir d'une manière classée et étanche les extrémités gainées des différents tronçons 4 mis en place.
[Pour éviter la multiplication des dessins, on a représenté sur la figure 1 le coffrage 1 et le capot presse-étoupe 12. Mais en réalité leurs mises en place respectives sont en général successives et non simultanées, le coffrage pouvant ne pas être percé au droit de la tromplaque 9, et le capot 12 pouvant être fixé sur cette tromplaque par les mêmes systèmes 11 que le coffrage, après dégagement de ce dernier].
On injecte alors à l'intérieur de l'ensemble tube-tromplaque, de manière à remplir l'espace compris à l'intérieur de cet ensemble autour des tronçons 4, un coulis 13 suffisamment fin et fluide pour pouvoir progresser tout le long du tube et enrober la totalité des faces extérieures des différents torons 4.
Cette injection a été schématisée sur la figure 1 par la flèche F.
La traversée du capot presse-étoupe 12 par chaque extrémité gainée de toron 4 doit être effectuée de manière étanche audit coulis 13.
Après sa prise ou durcissement, le coulis fin 13 forme une masse solide dans laquelle sont intimement noyés les torons 4 à l'exception de leurs extrémités, ce qui renforce la protection, des câbles métalliques 5, déjà due à la présence des gaines 6 qui les entourent, tout en rendant possibles les coulissements longitudinaux relatifs ultérieurs de ces câbles dans leurs gaines, coulissements qui interviennent lors de la mise sous tension ultérieure desdits câbles.
Après ledit durcissement du coulis fin 13, on dégage les capots presse-étoupe 12 et on effectue la mise sous tension des câbles en appliquant des efforts de traction sur les extrémités, des torons 4, qui font saillie hors du massif monobloc constitué par les masses durcies de béton 2 et de coulis 13.
Pour clarifier la description, on désignera ici par les expressions "première phase" et "seconde phase" du procédé de construction de l'ouvrage, respectivement :
  • la suite des étapes qui viennent d'être décrites et qui s'achèvent par le décoffrage du bloc durci dans lequel sont noyés les torons gainés graissés à l'exception de leurs extrémités sortantes,
  • et la suite des étapes ultérieures comprenant la mise sous tension des torons et la protection finale des extrémités des torons tendus.
Pour le procédé de l'art antérieur décrit ci-dessus, la seconde phase est par exemple effectuée de la manière qui sera décrite plus en détail plus loin dans le cadre de la description d'un mode de réalisation complet de la présente invention : en effet, pour ce qui est de cette seconde phase, la présente invention ne diffère pas de l'art antérieur ici considéré.
Pour ce qui est de la première phase décrite ci-dessus du procédé selon l'art antérieur, il est à noter qu'elle fait intervenir, entre autres, un relativement gros tube 3, un capot presse-étoupe 12 relativement coûteux qui doit faire l'objet d'une traversée étanche, vis-à-vis du coulis, par les extrémités des torons 4, et un coulis fin 13 qui doit faire l'objet d'une injection spéciale.
L'invention propose une solution qui permet de supprimer ces différents éléments et même en outre, dans certains cas, la tromplaque 9 elle-même.
Une description d'un exemple d'ancrage du type considéré ci-dessus en référence à la figure 1 peut être trouvée dans : "Procédés FREYSSINET - Ancrages pour précontrainte intérieure et extérieure - Système C", février 1991. Notice technique publiée par la Commission Interministérielle de la Précontrainte (CIP), pages 25, 26 et 48.
Il a par ailleurs été proposé d'autres systèmes d'ancrage, par lesquels un ou plusieurs torons gainés graissés peuvent être individuellement noyés, sur la majeure partie de leur longueur, dans le béton durci constitutif de l'essentiel de l'ouvrage. De tels systèmes d'ancrage sont décrits dans les documents FR-A-2 638 771 et EP-A-0 129 976. Dans le système décrit dans ce dernier document, le béton durci dans lequel est noyé le toron appartient à un bloc décoffré après la coulée et le durcissement du béton, et l'extrémité du toron est dénudée au-delà d'une face extérieure de ce bloc, où elle fait saillie et où elle est ancrée au moyen d'une clavette tronçonique. Une plaque de support appartenant au bloc décoffré se trouve entre ladite face extérieure du bloc et l'extrémité de la gaine du toron, ce qui pose un sérieux problème d'étanchéité lors de la coulée du béton, d'où peut résulter une corrosion prématurée du toron.
La présente invention vise à simplifier les ouvrages en béton précontraint par rapport à une structure classique telle que celle illustrée par la figure 1, et donc à les rendre plus économiques, sans pour autant se heurter à de trop sérieux problèmes d'étanchéité et de corrosion.
L'invention propose ainsi un ouvrage tel que défini dans la revendication 1.
Pour ce qui est de la première phase des procédés de construction des ouvrages en béton précontraint du genre en question, on a recours à la suite des étapes énumérées dans la revendication 2 :
Dans des modes de réalisation avantageux, on a recours en outre à la disposition suivante :
  • l'anneau d'appui constitue la base élargie d'une tromplaque entourant l'ensemble des torons et elle-même remplie de béton lors de la coulée de celui-ci dans le coffrage.
L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après.
Dans ce qui suit, l'on va décrire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant aux figures 3 à 8 des dessins ci-annexés d'une manière bien entendu non limitative.
On rappelle que les figures 1 et 2, de ces dessins, ont déjà été évoqués précédemment en référence à l'art antérieur.
La figure 3, desdits dessins, illustre schématiquement la première phase d'un procédé de construction d'ouvrage précontraint selon l'invention.
Les figures 4, 5, 6 et 7 montrent schématiquement les quatre étapes composant la seconde phase de ce procédé.
Enfin, la figure 8 montre une variante de la figure 3.
Comme dans le procédé selon l'art antérieur décrit ci-dessus, il s'agit ici de construire un ouvrage en béton précontraint à l'aide d'une pluralité de torons 4 du type gainé graissé représenté sur la figure 2.
On met ici directement en place les torons 4 en question à l'intérieur du coffrage 1, notamment en les orientant selon des nappes parallèles avec interposition de barres métalliques 14 d'écartement et de support elles-mêmes supportées par le coffrage.
On fait traverser par une extrémité de chaque toron 4 :
  • une ouverture 10 évidée dans le coffrage 1,
  • un anneau d'appui 15 appliqué contre la face, du bord de l'ouverture 10, orientée vers l'intérieur du coffrage 1, ledit anneau étant fixé de façon amovible sur le coffrage 1, notamment à l'aide de systèmes écrous-tiges filetées 11, et une plaque 16 placée dans l'ouverture 10 et perforée elle-même par des lumières 17.
Cette plaque 16 peut être fixée de toute manière désirable sur l'anneau 15 et/ou sur le coffrage 1, par exemple à l'aide des systèmes 11 eux-mêmes ou à l'aide de pattes, coudées ou non, fixées sur le coffrage à l'aide desdits systèmes.
Les lumières 17 sont propres à recevoir les extrémités des torons 4 avec un petit jeu visible en j qui est compatible avec une étanchéité des traversées considérées vis-à-vis du béton coulé.
Il est à noter que cette étanchéité vis-à-vis du béton coulé est beaucoup moins rigoureuse que l'étanchéité vis-à-vis du coulis fin selon l'art antérieur, du fait que les composants du béton sont beaucoup plus grossiers que ceux du coulis : il est donc inutile de prévoir ici des presse-étoupe ou organes d'étanchéité analogues.
Puis on coule le béton 2 dans le coffrage 1, opération qui est schématisée par la flèche G.
Lors de cette coulée, on s'assure que le béton pénètre bien entre les différents torons 4 de façon à enrober extérieurement la totalité des faces extérieures des portions, de ces torons 4, disposées à l'intérieur du coffrage 1.
Pour otenir ce résultat, on soumet avantageusement le béton en cours de coulée à des vibrations, notamment en soumettant le coffrage lui-même 1 à des vibrations ou, si cela n'est pas possible, en transférant au béton les vibrations appliquées sur des aiguilles introduites dans celui-ci.
Après prise ou durcissement du béton 2, on dégage le coffrage 1 et la plaque perforée 16.
On dispose alors d'un bloc durci sur une face duquel font saillie des extrémités gainées de torons 4, ainsi que visible sur la figure 4.
Le bloc ainsi équipé de torons est tout à fait comparable à celui, décrit ci-dessus, tel qu'obtenu à la fin de la "première phase" du procédé de construction selon l'art antérieur.
Mais il existe des différences importantes entre les deux blocs puisque :
  • d'une part, le second bloc ne comprend plus le tube 3 et le raccord 8 qui étaient incorporés dans le premier, ni la tromplaque 9 qui est ici remplacée par l'anneau 15,
  • d'autre part, le bloc durci, qui était composé d'une masse 2 de béton et d'une masse 13 de coulis fin dans le premier cas est, dans le second cas, exclusivement constitué par du béton 2.
C'est donc, dans le second cas, le béton 2 et non plus le coulis 13 qui a pour mission d'enrober aux fins de protection les gaines des torons 4.
L'expérience a montré que, contrairement à ce que l'homme de l'art pouvait attendre, bien que la granulométrie du béton soit beaucoup moins fine que celle du coulis, ladite mission est parfaitement remplie par ledit béton.
Il résulte de ces deux observations, que le procédé qui vient d'être décrit, aboutissant au même résultat que le procédé selon l'art antérieur, est beaucoup plus économique que celui-ci.
L'observation faite antérieurement sur l'utilisation d'une plaque perforée 16 traversée avec jeu par les extrémités des torons à la place de l'utilisation d'un capot presse-étoupe 12 traversé par lesdites extrémités d'une façon étanche aux coulis renforce encore l'avantage économique du nouveau procédé décrit par rapport au précédent.
Pour ce qui est de la "seconde phase" du procédé de construction ici considéré d'un ouvrage en béton précontraint, on lui fait comprendre avantageusement, d'une façon connue en soi, les étapes suivantes :
  • on dégarnit de sa gaine 6 chaque extrémité de toron 4 faisant saillie hors du bloc de béton durci 2, au niveau même de la surface S de ce bloc (figure 5), de sorte qu'il subsiste uniquement hors dudit bloc des tronçons dénudés de câble 5,
  • on place sur l'anneau 15, avec interposition d'un joint 18 (figure 6) en un mélange amiante-élastomère ou autre matériau souple imputrescible, un bloc d'ancrage 19 percé de part en part de façon à être traversé par les tronçons 5 et équipé de mors d'ancrage tronconiques fendus 20 entourant ces tronçons,
  • à l'aide de vérins appropriés (non représentés), on exerce les tractions désirées sur les extrémités, des tronçons 5, faisant saillie en dehors des mors 20, tractions qui sont ensuite conservées dans les câbles, grâce au serrage desdits mors, et transmises au bloc durci 2 par l'intermédiaire du bloc d'ancrage 19 et de l'anneau d'appui 15,
  • et l'on recouvre l'ensemble du bloc d'ancrage 19 et des éléments qu'il porte par un capot 21 (figure 7) rempli d'un produit de protection 22 tel qu'une graisse.
Bien entendu, et d'une façon connue en soi, la mise en tension de chaque toron peut être effectuée semblablement à ses deux extrémités ou, plus simplement, elle est effectuée à une extrémité seulement du toron considéré, son autre extrémité étant simplement ancrée.
En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient un ouvrage en béton précontraint à l'aide d'une pluralité de torons du type gainé graissé, ouvrage dont la constitution et la construction résultent suffisamment de ce qui précède, et qui présente entre autres sur ceux du même genre antérieurement connus l'avantage d'un prix de revient très inférieur pour des performances tout à fait identiques.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes couvertes dans les revendications.
C'est ainsi que l'anneau d'appui 15 pourrait être remplacé par une tromplaque 9 (figure 8) tout à fait comparable à celles utilisées selon l'art antérieur, tromplaque comportant en particulier :
  • une collerette ou renflement extérieur intermédiaire 24 permettant d'améliorer la répartition de la pression axiale de précontrainte dans le béton durci 2,
  • et un évent supérieur 25 propre à faire communiquer l'intérieur de la tromplaque avec un trou 26 évidé dans le coffrage 1 de façon à faciliter le remplissage de cette tromplaque par le béton 2 lors de la coulée de ce dernier.
A cet égard, il est à noter qu'il est tout à fait inusité de trouver du béton à l'intérieur d'une tromplaque : avant la présente invention, seul un coulis fin était autorisé à pénétrer à l'intérieur de cette pièce et l'on prenait au contraire des précautions pour interdire toute introduction de béton à l'intérieur de celle-ci.
On pourrait également remplacer la plaque perforée 16 par une portion du coffrage 1, les trous 17 destinés à recevoir les extrémités des torons 4 pouvant alors être directement évidés dans ledit coffrage, constitué par exemple en bois.

Claims (3)

  1. Ouvrage en béton précontraint à l'aide d'une pluralité de torons gainés graissés (4) individuellement noyés, sur la majeure partie de leur longueur, dans le béton durci (2) constitutif de l'essentiel de l'ouvrage, le béton durci dans lequel sont noyés les torons appartenant à un bloc décoffré après la coulée et le durcissement dudit béton (2), les extrémités des torons étant dénudées au-delà d'une face extérieure (S) dudit bloc, où elles font saillie en des positions légèrement écartées transversalement les unes des autres et où elles sont ancrées dans les clavettes d'une plaque (19), caractérisé en ce que la gaine (6) de chaque toron (4) s'étend, et est entourée par ledit béton durci (2), jusqu'à ladite face extérieure (S) du bloc, de façon telle que le béton enrobe jointivement la totalité des faces extérieures des torons qui étaient disposés à l'intérieur du coffrage utilisé pour former ledit bloc.
  2. Procédé de construction d'un ouvrage en béton précontraint selon la revendication 1, selon lequel on place directement dans un coffrage (1) destiné à recevoir le béton (2) constitutif de l'ouvrage les torons gainés graissés (4) destinés à précontraindre cet ouvrage en des positions parallèles ou sensiblement telles et légèrement écartées les unes des autres, on fait traverser par l'une des extrémités de chacun desdits torons une ouverture (10) évidée dans le coffrage ainsi qu'un anneau d'appui (15) appliqué contre le bord de cette ouverture, du côté de l'intérieur du coffrage, on fait traverser en outre par ladite extrémité une plaque perforée (16) d'écartement et de classement des extrémités des torons, la traversée des perforations (17) de la plaque (16) par les torons étant seulement étanche vis-à-vis du béton coulé, puis on coule dans le coffrage le béton de façon telle que ce béton enrobe jointivement la totalité des faces extérieures des torons disposées à l'intérieur du coffrage et on dégage le coffrage et éventuellement la plaque perforée (16) après durcissement dudit béton, après quoi on met sous tension les différents torons et on protège leurs extrémités en saillie.
  3. Procédé de construction selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau d'appui constitue la base élargie d'une trompette (9) entourant l'ensemble des torons (4) et elle-même remplie de béton (2) lors de la coulée de celui-ci dans le coffrage.
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